部分靈巧手采用驅動(dòng)器外置和內置相結合的方式,這種設計可以提G手指的輸出力矩,保證較G自由度的同時(shí),控制體積大小。例如意大利的 iCub 和韓國的 RoboRay 靈巧手。
意大利 iCub 靈巧手有 20 個(gè)活動(dòng)關(guān)節、9 個(gè)自由度。9 個(gè)電機只有 2 個(gè)集成在手掌內,
另外 7 個(gè)集成在前臂里。
韓國三星公司 2014 年研制了 RoboRay 靈巧手,該手具有五根手指,12 個(gè)自由度,7
個(gè)大載荷的驅動(dòng)器放置在前臂內,提供主要的抓取力,實(shí)現包絡(luò )抓取,并將 5 個(gè)小載
荷的驅動(dòng)器放置在手掌內,用來(lái)改變手指姿態(tài),實(shí)現準確抓取。
混合置式靈巧手將一部分驅動(dòng)器放在手臂,既保證了驅動(dòng)力,也降低了靈巧手本體的體積,
使得靈巧手更加擬人化。同時(shí),靈巧手本體內置一部分驅動(dòng)器,也有利于傳感器的直接測
量。但另一方面,混合置靈巧手仍然具有外置式的缺點(diǎn),例如需要借助腱繩傳動(dòng),增加了
維修難度。從未來(lái)的發(fā)展趨勢上看,隨著(zhù)微驅動(dòng)、微傳動(dòng)器件技術(shù)提升,多指靈巧手的研
究將會(huì )向著(zhù)模塊化、微機電集成化方向發(fā)展。
驅動(dòng)器內置式靈巧手各關(guān)節具有較好的剛性,更利于傳感器的直接測量,且模塊化設計利于更換維護;整手尺寸較大,關(guān)節靈活度下降
靈巧手的外觀(guān)設計更加擬人化,手指本體更加纖細;可以采用更大的驅動(dòng)電機,從而增大手指的輸出力;驅動(dòng)器與手本體之間距離遠增加了控制器設計的難度
第一階段是從 20 世紀 70 年代—20 世紀 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;第二階段是從 20 世紀 90 年代到 2010 年
靈巧手是機器人操作和動(dòng)作執行的末端工具,滿(mǎn)足兩個(gè)條件:指關(guān)節運動(dòng)時(shí)能使物體產(chǎn)生任意運動(dòng),指關(guān)節固定時(shí)能完全限制物體的運動(dòng),定義靈巧手是指數≥3,自由度≥9 的末端執行器
特斯拉公布了 6 種規格的執行器,旋轉執行器采用諧波減速器+電機的方案,線(xiàn)性執行器采用絲杠+電機的方案,對于手掌關(guān)節,其采用了空心杯電機+蝸輪蝸桿的結構
人形機器人有更強的柔性化水平,更好的環(huán)境感知能力和判斷能力,首要需要解決的問(wèn)題是如何實(shí)現像人一樣去運動(dòng),能夠兼顧可靠性
28個(gè)執行器分別為肩關(guān)節(單側三自由度旋轉關(guān)節)6個(gè),肘關(guān)節(單側直線(xiàn)關(guān)節)2個(gè),腕部關(guān)節(單側2個(gè)直線(xiàn)+1個(gè)旋轉)6個(gè),腰部(二自由度旋轉關(guān)節)2個(gè)
無(wú)框力矩電機沒(méi)有外殼,可以提供更大的設備空 間,中間是中空形式的,便于走線(xiàn);在設計中,可以使整個(gè)機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比
型伺服驅動(dòng)器有三種類(lèi)型,分別為常規伺服驅動(dòng)器,SEA 伺服驅動(dòng)器,本體伺服驅動(dòng)器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅動(dòng)板,制動(dòng)器組成
控制系統根據指令及傳感信息,向驅動(dòng)系統發(fā)出指令,控制其完成規定的運動(dòng),控制系統主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成
電機驅動(dòng)控制手段先進(jìn),速度反饋容易,絕大部分機器人使用電機驅動(dòng);液壓驅動(dòng)體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅動(dòng)方案;氣動(dòng)驅動(dòng)安全性高,應用于仿生機器人等
根據能量轉換方式的不同,機器人的驅動(dòng)方式可分為電機驅動(dòng)、液壓驅動(dòng)、氣動(dòng)驅動(dòng)等;現有的絕大多數人形機器人采用電機驅動(dòng)